一种紫外LED外延结构及其制备方法

摘要

本发明公开了一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的低温AlN层、高温AlN层、本征AlGaN层、掺杂硅烷的n型AlGaN层、掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区‑1、超晶格SL区‑1、量子阱区‑2、超晶格SL区‑2、量子阱区‑3、超晶格SL区‑3、量子阱区‑n、超晶格SL区‑n、p型AlGaN层和掺杂镁的p++型BAlGaN层，通过本发明的设计和生长方法，能够满足现实应用中对于各种紫外波段需求的集成统一，很大程度简化了后续封装步骤，并且提高了芯片的整体可靠性，实现了一芯多用的功能。

权利要求

1.一种紫外LED外延结构，其特征在于，包括：从下至上依次层叠的衬底、本征AlGaN层、n型AlGaN层、n掺杂AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区、超晶格SL区、p型AlGaN层和p++型BAlGaN层；

所述量子阱区和所述超晶格SL区分别设置有n层，n≥3，且所述量子阱区和超晶格SL区交替层叠设置；

所述超晶格SL区包括超晶格SL区‑1、超晶格SL区‑2、超晶格SL区‑3和超晶格SL区‑n；

所述超晶格SL区‑1包括4‑6个周期的超晶格SL区‑a；所述超晶格SL区‑a包括AlyGa1‑yN层和位于其上方的AlInGaN层，x

所述超晶格SL区‑2包括4‑6个周期的超晶格SL区‑b；所述超晶格SL区‑b包括BAlGaN层和位于其上方的AlGaN层；所述BAlGaN层的厚度为2‑3nm；所述AlGaN层的厚度为2‑3nm；

所述超晶格SL区‑3包括4‑6个周期的超晶格SL区‑c；所述超晶格SL区‑c包括BInAlGaN层和位于其上方的AlInGaN层；所述BInAlGaN层的厚度为2‑3nm；所述AlInGaN层的厚度为2‑

3nm；

所述超晶格SL区‑n包括4‑6个周期的超晶格SL区‑d；所述超晶格SL区‑d包括AlGaN层和位于其上方的AlInGaN层；所述AlGaN层的厚度为2‑3nm；所述AlInGaN层的厚度为2‑3nm。

2.根据权利要求1所述的一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底或硅衬底。

3.根据权利要求1所述的一种紫外LED外延结构，其特征在于，还包括：AlN层，且所述Al N层设置于所述衬底层和本征AlGaN层之间；

所述AlN层包括低温AlN层和高温AlN层；所述高温AlN层位于所述低温AlN层上方；所述低温AlN层的厚度为10nm；所述高温AlN层的厚度为200nm。

4.根据权利要求3所述的一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述本征AlGaN层厚度为

100nm；所述n型AlGaN层厚度为100‑300nm。

5.根据权利要求3所述的一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述n掺杂AlGaN/AlN超晶格层中所述AlGaN厚度为2‑5nm，所述AlN厚度为2nm。

6.根据权利要求3所述的一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述量子阱区包括量子阱区‑1、量子阱区‑2、量子阱区‑3和量子阱区‑n；

所述量子阱区‑1包括3‑4个周期的量子阱区‑a；所述量子阱区‑a包括两层AlxGa1‑xN量子垒层和位于两层AlxGa1‑xN量子垒层之间的InGaN量子阱层，0＜x＜1；所述AlxGa1‑xN量子垒层的厚度为12‑15nm；所述InGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

所述量子阱区‑2包括3‑4个周期的量子阱区‑b；所述量子阱区‑b包括两层AlyGa1‑yN量子垒层和位于两层AlyGa1‑yN量子垒层之间的AlInGaN量子阱层，x＜y＜1；所述AlyGa1‑yN量子垒层的厚度为12‑15nm；所述AlInGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

所述量子阱区‑3包括3‑4个周期的量子阱区‑c；所述量子阱区‑c包括两层BAlGaN量子垒层和位于两层BAlGaN量子垒层之间的AlGaN量子阱层；所述BAlGaN量子垒层的厚度为12‑

15nm；所述AlGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

所述量子阱区‑n包括3‑4个周期的量子阱区‑d；所述量子阱区‑d包括两层BInAlGaN量子垒层和位于两BInAlGaN量子垒层之间的AlInGaN量子阱层；所述BInAlGaN量子垒层的厚度为12‑15nm；所述AlInGaN量子阱层的厚度为2‑3nm。

7.根据权利要求6所述的一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述p型AlGaN层厚度为

500nm；所述p++型BAlGaN层厚度为3‑5nm。

8.如权利要求7所述的一种紫外LED外延结构的制备方法，其特征在于，具体方法如下：(1)在衬底上生长一层低温AlN层；

(2)在低温AlN层上生长一层高温AlN层；

(3)在高温AlN层上生长一层本征AlGaN层；

(4)在本征AlGaN层上生长一层n型AlGaN层；

(5)在n型AlGaN层上生长一层n掺杂AlGaN/AlN超晶格层；

(6)在n掺杂AlGaN/AlN超晶格层上生长一层量子阱区‑1(7)在量子阱区‑1上生长一层超晶格SL区‑1；

(8)在超晶格SL‑1上生长一层量子阱区‑2；

(9)在量子阱区‑2上生长一层超晶格SL区‑2；

(10)在超晶格SL‑2上生长一层量子阱区‑3；

(11)在量子阱区‑3上生长一层超晶格SL区‑3；

(12)在超晶格SL‑3上生长一层量子阱区‑n；

(13)在量子阱区‑n上生长一层超晶格SL区‑n；

(14)在超晶格SL‑n上生长一层p型AlGaN层；

(15)在p型AlGaN层上生长一层p++型BAlGaN层。

说明书

一种紫外LED外延结构及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体电子信息技术领域，更具体的说是涉及一种紫外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着科技进步和新型能源发展，固态LED照明将成为未来世界发光的趋势，由于LED由于具有节能、环保、安全、寿命长、低耗、低热等优点，已经大面积的应用于交通指示
灯、交通信号灯、景观装饰灯、显示屏、汽车尾灯、手机背光源、杀菌消毒等领域。目前市场上
的LED等主要以蓝绿光为主，红黄光次之，紫光及深紫外紫外的LED产品比较少，主要由于大
功率深紫外LED制造难度大、发光效率低。随着LED应用的发展，紫外LED的市场需求越来越
大，普遍应用于医疗器械，医学测量，卫生消毒，验钞点钞检验设备，防伪行业，生物统计安
全性检测，涵盖医疗，卫生，金融，生物，检测，公共安全等各个方面。在目前的LED背景下，紫
光市场前景非常广阔。

[0003] 目前紫光LED外延生长技术还不够成熟，一方面受制于紫外光生长材料特性，另一方面是紫外光LED能带结构和设计结构的影响，还有受制于制备和生长方法的影响。随着市
场对紫外芯片产品的需求多样性，200‑280nm、350‑360nm、380‑395nm等各个波长的紫外芯
片都有明显的增长需求，传统应用是将多个不同芯片波长封装在一起，起到混合效果，多个
波长芯片封装提升了成本也降低了可靠性，因此如何制备高功率的复合波长紫外LED芯片
成为非常迫切的需求。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种紫外LED外延结构及其制备方法，通过本发明的设计和制备方法，能够满足现实应用中对于各种紫外波段需求的集成统一，很大程度简化了后
续封装步骤，并且提高了芯片的整体可靠性，实现了一芯多用的功能，提升了紫外LED芯片
的综合功能和竞争力，能够大规模满足工业级应用。

[0005] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的本征AlGaN层、n型AlGaN层、n掺杂AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区、超晶格SL区、p型AlGaN层和p++型BAlGaN
层。

[0007] 优选的，上述衬底为蓝宝石衬底或硅衬底。

[0008] 优选的，上述紫外LED外延结构还包括设置于衬底层和本征AlGaN层之间的AlN层；

[0009] AlN层包括低温AlN层和高温AlN层；高温AlN层位于低温AlN层上方；低温AlN层的厚度为10nm；高温AlN层的厚度为200nm。

[0010] 优选的，上述本征AlGaN层厚度为100nm；n型AlGaN层厚度为100‑300nm。

[0011] 进一步的，上述的n型AlGaN层为掺杂硅烷的n型AlGaN层；硅烷掺杂量为1020±1cm3。

[0012] 优选的，上述n掺杂AlGaN/AlN超晶格层由AlGaN和AlN重复交替生长10‑15个周期组成；其中每层AlGaN厚度为2‑5nm，每层AlN厚度为2nm。

[0013] 进一步的，上述n掺杂AlGaN/AlN超晶格层为掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格20±1 3
层；硅烷掺杂量为10 cm。

[0014] 优选的，所述量子阱区和所述超晶格SL区分别设置有n层，n≥3，且所述量子阱区和超晶格SL区交替层叠设置。

[0015] 优选的，上述量子阱区包括量子阱区‑1、量子阱区‑2、量子阱区‑3和量子阱区‑n；

[0016] 量子阱区‑1包括3‑4个周期的量子阱区‑a；量子阱区‑a包括两层AlxGa1‑xN量子垒层和位于两层AlxGa1‑xN量子垒层之间的InGaN量子阱层，012‑15nm；InGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0017] 量子阱区‑2包括3‑4个周期的量子阱区‑b；量子阱区‑b包括两层AlyGa1‑yN量子垒层和位于两层AlyGa1‑yN量子垒层之间的AlInGaN量子阱层，x为12‑15nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0018] 量子阱区‑3包括3‑4个周期的量子阱区‑c；量子阱区‑c包括两层BAlGaN量子垒层和位于两层BAlGaN量子垒层之间的AlGaN量子阱层；BAlGaN量子垒层的厚度为12‑15nm；
AlGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0019] 量子阱区‑n包括3‑4个周期的量子阱区‑d；量子阱区‑d包括两层BInAlGaN量子垒层和位于两BInAlGaN量子垒层之间的AlInGaN量子阱层；BInAlGaN量子垒层的厚度为12‑
15nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2‑3nm。

[0020] 不同材料的量子阱决定不同的发光波长，几层不同量子阱就有多少不同的波长的光产生，可以实现在同一个外延层和同个芯片中实现多个不同紫外波长的同时激发，实现
多个不同紫外波长需求在同一个芯片的集成应用。

[0021] 优选的，上述超晶格SL区包括超晶格SL区‑1、超晶格SL区‑2、超晶格SL区‑3和超晶格SL区‑n；

[0022] 超晶格SL区‑1包括4‑6个周期的超晶格SL区‑a；超晶格SL区‑a包括AlyGa1‑yN层和位于其上方的AlInGaN层，x

[0023] 超晶格SL区‑2包括4‑6个周期的超晶格SL区‑b；超晶格SL区‑b包括BAlGaN层和位于其上方的AlGaN层；BAlGaN层的厚度为2‑3nm；AlGaN层的厚度为2‑3nm；

[0024] 超晶格SL区‑3包括4‑6个周期的超晶格SL区‑c；超晶格SL区‑c包括BInAlGaN层和位于其上方的AlInGaN层；BInAlGaN层的厚度为2‑3nm；AlInGaN层的厚度为2‑3nm；

[0025] 超晶格SL区‑n包括4‑6个周期的超晶格SL区‑d；所述超晶格SL区‑d包括AlGaN层和位于其上方的AlInGaN层；所述AlGaN层的厚度为2‑3nm；所述AlInGaN层的厚度为2‑3nm。

[0026] 不同材料的量子阱中间设置不同超晶格是为了减小不同量子阱材料的晶格失配和减小应变力，有利于不同层材料更好的衔接和材料匹配。

[0027] 优选的，上述p型AlGaN层厚度为500nm；p++型BAlGaN层厚度为3‑5nm。

[0028] 进一步的，上述p型AlGaN层为掺杂镁的p型AlGaN层，镁掺杂量为1019±1cm3；上述p+21±1 3
+型BAlGaN层为掺杂镁的p++型BAlGaN层，镁的掺杂量为10 cm。

[0029] 本发明的另一个目的在于提供上述的一种紫外LED外延结构的制备方法，采用蓝宝石或者硅衬底及其他材料衬底作为生长基底，进行异质外延生长，运用MOCVD(金属有机
物化学气相沉积)技术来完成整个外延过程；

[0030] 具体方法如下：

[0031] (1)在衬底上生长一层低温AlN层；

[0032] (2)在低温AlN层上生长一层高温AlN层；

[0033] (3)在高温AlN层上生长一层本征AlGaN层；

[0034] (4)在本征AlGaN层上生长一层n型AlGaN层；

[0035] (5)在n型AlGaN层上生长一层n掺杂AlGaN/AlN超晶格层；

[0036] (6)在n掺杂AlGaN/AlN超晶格层上生长一层量子阱区‑1

[0037] (7)在量子阱区‑1上生长一层超晶格SL‑1；

[0038] (8)在超晶格SL‑1上生长一层量子阱区‑2；

[0039] (9)在量子阱区‑2上生长一层超晶格SL‑2；

[0040] (10)在超晶格SL‑2上生长一层量子阱区‑3；

[0041] (11)在量子阱区‑3上生长一层超晶格SL‑3；

[0042] (12)在超晶格SL‑3上生长一层量子阱区‑n；

[0043] (13)在量子阱区‑n上生长一层超晶格SL‑n；

[0044] (14)在超晶格SL‑n上生长一层p型AlGaN层；

[0045] (15)在p型AlGaN层上生长一层p++型BAlGaN层。

[0046] 优选的，在本发明中采用三甲基镓(TMGa)，三乙基镓(TEGa)，三乙基硼(TEB)，三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)硅烷(SiH4)和二茂镁(Cp2Mg)，氮气，氢气分别提供生长所需要的
镓源，铝源，硼源，和氮源，硅源，镁源以及载气。

[0047] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0048] 1.通过本发明的设计和生长方法，能够满足现实应用中对于各种紫外波段需求的集成统一，很大程度简化了后续封装步骤，并且提高了芯片的整体可靠性，实现了一芯多用
的功能；

[0049] 2.通过量子阱‑1区、量子阱‑2区及量子阱‑3区或者更多的通过量子阱‑n区，通过不通过的量子阱材料，可以实现不同的波长复合发光；通过加入不同周期材料SL(超晶格)
可以减小各种量子阱区的材料适配问题，提升整体的发光区晶体质量，实现了同一个外延
结构；

[0050] 3.可以同时实现不同波长的发射，尤其是200‑250nm、260‑280nm、350‑370nm、380‑395nm..这些应用比较多的范围波长，且经常需要两种以上波长同时适用的情况，能够减小
后续不同波长芯片封装的工序，实现芯片的集成化。

附图说明

[0051] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。

[0052] 图1附图为本发明紫外光LED的外延整体结构图结构示意图；

[0053] 图2附图为本发明量子阱区‑1结构示意图；

[0054] 图3附图为本发明量子阱区‑2结构示意图；

[0055] 图4附图为本发明量子阱区‑3结构示意图；

[0056] 图5附图为本发明量子阱区‑n结构示意图；

[0057] 图6附图为本发明超晶格SL‑1区结构示意图；

[0058] 图7附图为本发明超晶格SL‑2区结构示意图；

[0059] 图8附图为本发明超晶格SL‑3区结构示意图；

[0060] 图9附图为本发明超晶格SL‑n区结构示意图。

[0061] 其中，图中：

[0062] 1‑AlXGa1‑XN量子垒层；2‑InGaN量子阱层；3‑AlyGa1‑yN量子垒层(y＞x)；4‑AlInGaN量子阱层；5‑BAlGaN量子垒层；6‑AlGaN量子阱层；7‑BInAlGaN量子垒层；8‑AlyGa1‑yN层；9‑
AlInGaN层；10‑BAlGaN层；11‑AlGaN层；12‑BInAlGaN层。

具体实施方式

[0063] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。

[0064] 本发明实施例公开了一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的本征AlGaN层、n型AlGaN层、n掺杂AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区、超晶格SL区、p型
AlGaN层和p++型BAlGaN层。

[0065] 为了进一步优化上述技术方案，衬底为蓝宝石衬底或硅衬底；

[0066] 为了进一步优化上述技术方案，紫外LED外延结构还包括设置于衬底层和本征AlGaN层之间的AlN层；

[0067] 其中，AlN层包括低温AlN层和高温AlN层；高温AlN层位于低温AlN层上方；低温AlN层的厚度为10nm；高温AlN层的厚度为200nm；

[0068] 为了进一步优化上述技术方案，本征AlGaN层厚度为100nm；n型AlGaN层厚度为100‑300nm；

[0069] 为了进一步优化上述技术方案，n型AlGaN层为掺杂硅烷的n型AlGaN层；硅烷掺杂20±1 3
量为10 cm；

[0070] 为了进一步优化上述技术方案，n掺杂AlGaN/AlN超晶格层由AlGaN和AlN重复交替生长10‑15个周期组成；其中每层AlGaN厚度为2‑5nm，每层AlN厚度为2nm；

[0071] 为了进一步优化上述技术方案，上述n掺杂AlGaN/AlN超晶格层为掺杂硅烷的n掺20±1 3
杂AlGaN/AlN超晶格层；硅烷掺杂量为10 cm；

[0072] 为了进一步优化上述技术方案，量子阱区和超晶格SL区分别设置有n层，n≥3，且量子阱区和超晶格SL区交替层叠设置；

[0073] 为了进一步优化上述技术方案，量子阱区包括量子阱区‑1、量子阱区‑2、量子阱区‑3和量子阱区‑n；

[0074] 量子阱区‑1包括3‑4个周期的量子阱区‑a；量子阱区‑a包括两层AlxGa1‑xN量子垒层和位于两层AlxGa1‑xN量子垒层之间的InGaN量子阱层，012‑15nm；InGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0075] 量子阱区‑2包括3‑4个周期的量子阱区‑b；量子阱区‑b包括两层AlyGa1‑yN量子垒层和位于两层AlyGa1‑yN量子垒层之间的AlInGaN量子阱层，x为12‑15nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0076] 量子阱区‑3包括3‑4个周期的量子阱区‑c；量子阱区‑c包括两层BAlGaN量子垒层和位于两层BAlGaN量子垒层之间的AlGaN量子阱层；BAlGaN量子垒层的厚度为12‑15nm；
AlGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0077] 量子阱区‑n包括3‑4个周期的量子阱区‑d；量子阱区‑d包括两层BInAlGaN量子垒层和位于两BInAlGaN量子垒层之间的AlInGaN量子阱层；BInAlGaN量子垒层的厚度为12‑
15nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2‑3nm；

[0078] 为了进一步优化上述技术方案，超晶格SL区包括超晶格SL区‑1、超晶格SL区‑2、超晶格SL区‑3和超晶格SL区‑n；

[0079] 超晶格SL区‑1包括4‑6个周期的超晶格SL区‑a；超晶格SL区‑a包括AlyGa1‑yN层和位于其上方的AlInGaN层，x

[0080] 超晶格SL区‑2包括4‑6个周期的超晶格SL区‑b；超晶格SL区‑b包括BAlGaN层和位于其上方的AlGaN层；BAlGaN层的厚度为2‑3nm；AlGaN层的厚度为2‑3nm；

[0081] 超晶格SL区‑3包括4‑6个周期的超晶格SL区‑c；超晶格SL区‑c包括BInAlGaN层和位于其上方的AlInGaN层；BInAlGaN层的厚度为2‑3nm；AlInGaN层的厚度为2‑3nm；

[0082] 超晶格SL区‑n包括4‑6个周期的超晶格SL区‑d；所述超晶格SL区‑d包括AlGaN层和位于其上方的AlInGaN层；所述AlGaN层的厚度为2‑3nm；所述AlInGaN层的厚度为2‑3nm。

[0083] 为了进一步优化上述技术方案，上述p型AlGaN层厚度为500nm；p++型BAlGaN层厚度为3‑5nm；

[0084] 为了进一步优化上述技术方案，上述p型AlGaN层为掺杂镁的p型AlGaN层，镁掺杂19±1 3 21±1 3
量为10 cm；上述p++型BAlGaN层为掺杂镁的p++型BAlGaN层，镁掺杂量为10 cm。

[0085] 实施例1

[0086] 参见图1，本实施例提供了一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的低温AlN层、高温AlN层、本征AlGaN层、掺杂硅烷的n型AlGaN层、掺杂硅烷的n掺杂
AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区‑1、超晶格SL区‑1、量子阱区‑2、超晶格SL区‑2、量子阱区‑3、
超晶格SL区‑3、量子阱区‑n、超晶格SL区‑n、p型AlGaN层和掺杂镁的p++型BAlGaN层。

[0087] 在本实施例中，低温AlN层的厚度为10nm；高温AlN层的厚度为200nm；

[0088] 征AlGaN层厚度为100nm；掺杂硅烷的n型AlGaN层厚度为200nm；硅烷掺杂量为1020±1 3
cm；

[0089] 掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格层由AlGaN和AlN重复交替生长10个周期组成；20±1 3
其中每层AlGaN厚度为2nm，每层AlN厚度为2nm；硅烷掺杂量为10 cm；

[0090] 量子阱区‑1包括4个周期的量子阱区‑a，AlxGa1‑xN量子垒层的厚度为12nm；InGaN量子阱层的厚度为2nm，0

[0091] 量子阱区‑2包括4个周期的量子阱区‑b，AlyGa1‑yN量子垒层的厚度为12nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2nm，x

[0092] 量子阱区‑3包括4个周期的量子阱区‑c，BAlGaN量子垒层的厚度为12nm；AlGaN量子阱层的厚度为2nm；

[0093] 量子阱区‑n包括4个周期的量子阱区‑d，BInAlGaN量子垒层的厚度为12nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2nm；

[0094] 超晶格SL区‑1包括6个周期的超晶格SL区‑a，AlyGa1‑yN层的厚度为2nm，x

[0095] 超晶格SL区‑2包括6个周期的超晶格SL区‑b，BAlGaN层的厚度为2nm；AlGaN层的厚度为2nm；

[0096] 超晶格SL区‑3包括6个周期的超晶格SL区‑c，BInAlGaN层的厚度为2nm；AlInGaN层的厚度为2nm；

[0097] 超晶格SL区‑n包括6个周期的超晶格SL区‑d，AlGaN层的厚度为2nm；AlInGaN层的厚度为2nm；

[0098] 掺杂镁的p型AlGaN层厚度为500nm，镁掺杂量为1019±1cm3；掺杂镁的p++型BAlGaN21±1 3
层厚度为3nm，镁掺杂量为10 cm。

[0099] 实施例2

[0100] 本实施例提供了一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的低温AlN层、高温AlN层、本征AlGaN层、掺杂硅烷的n型AlGaN层、掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN
超晶格层、量子阱区‑1、超晶格SL区‑1、量子阱区‑2、超晶格SL区‑2、量子阱区‑3、超晶格SL
区‑3、量子阱区‑n、超晶格SL区‑n、p型AlGaN层和掺杂镁的p++型BAlGaN层。

[0101] 在本实施例中，低温AlN层的厚度为10nm；高温AlN层的厚度为200nm；

[0102] 征AlGaN层厚度为100nm；掺杂硅烷的n型AlGaN层厚度为100nm；硅烷掺杂量为1020±1 3
cm；

[0103] 掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格层由AlGaN和AlN重复交替生长10个周期组成；20±1 3
其中每层AlGaN厚度为5nm，每层AlN厚度为2nm；硅烷掺杂量为10 cm；

[0104] 量子阱区‑1包括3个周期的量子阱区‑a，AlxGa1‑xN量子垒层的厚度为15nm；InGaN量子阱层的厚度为2nm，0

[0105] 量子阱区‑2包括3个周期的量子阱区‑b，AlyGa1‑yN量子垒层的厚度为15nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2nm，x

[0106] 量子阱区‑3包括3个周期的量子阱区‑c，BAlGaN量子垒层的厚度为15nm；AlGaN量子阱层的厚度为2nm；

[0107] 量子阱区‑n包括3个周期的量子阱区‑d，BInAlGaN量子垒层的厚度为15nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2nm；

[0108] 超晶格SL区‑1包括4个周期的超晶格SL区‑a，AlyGa1‑yN层的厚度为3nm，x

[0109] 超晶格SL区‑2包括4个周期的超晶格SL区‑b，BAlGaN层的厚度为3nm；AlGaN层的厚度为3nm；

[0110] 超晶格SL区‑3包括4个周期的超晶格SL区‑c，BInAlGaN层的厚度为3nm；AlInGaN层的厚度为3nm；

[0111] 超晶格SL区‑n包括4个周期的超晶格SL区‑d，AlGaN层的厚度为3nm；AlInGaN层的厚度为3nm；

[0112] 掺杂镁的p型AlGaN层厚度为500nm，镁掺杂量为1019±1cm3；掺杂镁的p++型BAlGaN21±1 3
层厚度为5nm，镁掺杂量为10 cm。

[0113] 实施例3

[0114] 本实施例提供了一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的低温AlN层、高温AlN层、本征AlGaN层、掺杂硅烷的n型AlGaN层、掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN
超晶格层、量子阱区‑1、超晶格SL区‑1、量子阱区‑2、超晶格SL区‑2、量子阱区‑3、超晶格SL
区‑3、量子阱区‑n、超晶格SL区‑n、p型AlGaN层和掺杂镁的p++型BAlGaN层。

[0115] 在本实施例中，低温AlN层的厚度为10nm；高温AlN层的厚度为200nm；

[0116] 征AlGaN层厚度为100nm；掺杂硅烷的n型AlGaN层厚度为300nm；硅烷掺杂量为1020±1 3
cm；

[0117] 掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格层由AlGaN和AlN重复交替生长10个周期组成；20±1 3
其中每层AlGaN厚度为2nm，每层AlN厚度为2nm；硅烷掺杂量为10 cm；

[0118] 量子阱区‑1包括4个周期的量子阱区‑a，AlxGa1‑xN量子垒层的厚度为13nm；InGaN量子阱层的厚度为2nm，0

[0119] 量子阱区‑2包括4个周期的量子阱区‑b，AlyGa1‑yN量子垒层的厚度为13nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2nm，x

[0120] 量子阱区‑3包括4个周期的量子阱区‑c，BAlGaN量子垒层的厚度为14nm；AlGaN量子阱层的厚度为2nm；

[0121] 量子阱区‑n包括4个周期的量子阱区‑d，BInAlGaN量子垒层的厚度为14nm；AlInGaN量子阱层的厚度为2nm；

[0122] 超晶格SL区‑1包括5个周期的超晶格SL区‑a，AlyGa1‑yN层的厚度为3nm，x

[0123] 超晶格SL区‑2包括5个周期的超晶格SL区‑b，BAlGaN层的厚度为3nm；AlGaN层的厚度为2nm；

[0124] 超晶格SL区‑3包括5个周期的超晶格SL区‑c，BInAlGaN层的厚度为3nm；AlInGaN层的厚度为2nm；

[0125] 超晶格SL区‑n包括5个周期的超晶格SL区‑d，AlGaN层的厚度为3nm；AlInGaN层的厚度为2nm；

[0126] 掺杂镁的p型AlGaN层厚度为500nm，镁掺杂量为1019±1cm3；掺杂镁的p++型BAlGaN21±1 3
层厚度为4nm，镁掺杂量为10 cm。

[0127] 实施例4

[0128] 上述实施例1‑3中紫外LED外延结构的制备方法，运用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)外延生长技术，采用三甲基镓(TMGa)，三乙基镓(TEGa)，三乙基硼(TEB)，三甲基
铝(TMAl)和氨气(NH3)硅烷(SiH4)和二茂镁(Cp2Mg)，氮气，氢气分别提供生长所需要的镓
源，铝源，硼源，和氮源，硅源，镁源以及载气，具体制备方法如下：

[0129] (1)将蓝宝石衬底清洗处理后，放入MOCVD设备在1200℃烘烤15min；

[0130] (2)降温到600℃，通过通入三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)，生长一层低温AlN层，生长压力为220torr，然后升温到1060℃，持续通入三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)，生长一层高
温AlN层，生长压力为220torr；

[0131] (3)升温至1070℃，在250torr下，通入三甲基镓(TMGa)、三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)生长一层本征低温GaAlN层；

[0132] (4)保持温度不变，继续生长一层掺杂硅烷的n型AlGaN层，生长压力为150torr；

[0133] (5)降温至1060℃，在150torr下，通入三乙基镓(TMGa)、三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)生长一层掺杂硅烷的n型AlGaN/AlN超晶格层，根据需要，重复生长多个周期的AlGaN/
AlN超晶格结构；

[0134] (6)降温至1050℃左右，在300torr下，生长一层AlXGa1‑XN量子垒层，然后降温到800‑900℃，生长一层InGaN量子阱层，再生长一层AlXGa1‑XN量子垒层，根据需要，重复生长
多个周期，完成量子阱区‑1生长；

[0135] (7)保持温度不变，在260torr下，生长一层AlyGa1‑yN层，然后降温到1045℃，生长一层AlInGaN层，根据需要，重复生长多个周期，形成超晶格SL‑1区；

[0136] (8)保持温度不远，在300torr下，生长一层AlyGa1‑yN量子垒层，然后降温到800‑1000℃，生长一层AlInGaN量子阱层，再生长一层AlyGa1‑yN量子垒层，根据需要，重复生长多
个周期，完成量子阱区‑2生长；

[0137] (9)升温至1060℃，在300torr下，生长一层BAlGaN层，然后生长一层AlGaN层，根据需要，重复生长多个周期，形成超晶格SL‑2区；

[0138] (10)升温至1070℃左右，在300torr下，生长一层BAlGaN量子垒层，然后生长一层AlGaN量子阱层，再生长一层BAlGaN量子垒层，根据需要，重复生长多个周期，完成量子阱
区‑3生长；

[0139] (11)升温至1080℃，在300torr下，生长一层BInAlGaN层，然后生长一层AlInGaN层，根据需要，重复生长多个周期，形成超晶格SL‑3区；

[0140] (12)降温至1070℃左右，在300torr下，生长一层BInAlGaN量子垒层，然后生长一层AlInGaN量子阱层，再生长一层BInAlGaN量子垒层，根据需要，重复生长多个周期，完成量
子阱区‑n生长；

[0141] (13)在温1070℃，在300torr下，生长一层AlGaN层，然后生长一层AlInGaN层，根据需要，重复生长多个周期，形成超晶格SL‑n区；

[0142] (14)降温至1030℃，在150torr下，生长一层掺杂镁的p型AlGaN层。

[0143] (15)保持温度不变，生长一层掺杂镁p++型BAlGaN。

[0144] (16)在氮气氛围下，退火20min，此生长过程结束。

[0145] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置
而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说
明即可。

[0146] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。